package com.datastructure.tree.threadedbinarytree;
//线索化二叉树
//n个节点的二叉链表中含有n+1个空指针域。利用二叉链表中的空指针域，存放指向该节点在某种遍历次序下的前驱和后继节点的指针(这种附加的指针称为线索)
public class ThreadedBinaryTreeDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 测试一把中序线索二叉树的功能
        HeroNode root = new HeroNode(1, "tom");
        HeroNode node2 = new HeroNode(3, "jack");
        HeroNode node3 = new HeroNode(6, "smith");
        HeroNode node4 = new HeroNode(8, "mary");
        HeroNode node5 = new HeroNode(10, "king");
        HeroNode node6 = new HeroNode(14, "dim");

        // 二叉树，后面我们要递归创建，现在简单处理使用手动创建
        root.setLeft(node2);
        root.setRight(node3);
        node2.setLeft(node4);
        node2.setRight(node5);
        node3.setLeft(node6);

        // 测试中序线索化
        ThreadedBinaryTree threadedBinaryTree = new ThreadedBinaryTree();
        threadedBinaryTree.setRoot(root);
//        threadedBinaryTree.infixThreadedNodes();

        // 测试前序线索化
        threadedBinaryTree.postThreadedNodes();

        //测试：以10号节点来测试，拿到的应该是权重为10的节点
        HeroNode leftNode = node5.getLeft();
        HeroNode rightNode = node5.getRight();
        System.out.println("10号节点的前驱结点是=" + leftNode);
        System.out.println("10号结点的后继结点是=" + rightNode);

        // 当线索化二叉树后，不能再使用原来的遍历方法
        System.out.println("使用中序线索化的方法遍历中序线索化二叉树");
        threadedBinaryTree.postThreadList();
    }
}

// 定义ThreadedBinaryTree 实现了线索化功能的二叉树
class ThreadedBinaryTree {
    private HeroNode root;

    // 为了实现线索化，需要创建要给指向当前结点的前驱结点的指针
    // 在递归进行线索化时，pre总是保留前一个结点
    private HeroNode pre = null;

    public void setRoot(HeroNode root) {
        this.root = root;
    }

    // 重载一把threadNodes方法
    public void infixThreadedNodes(){
        this.infixThreadedNodes(root);
    }

    public void postThreadedNodes(){
        this.postThreadedNodes(root);
    }
    // 遍历前序线索化二叉树的方法
    public void postThreadList(){
        //定义一个变量，存储当前遍历的结点，从root开始
        HeroNode node = root;
        while ( node != null ) {
            while ( node.getLeftType() == 0 ) {
                //如果是叶子节点，非前驱节点，打印当前这个结点
                System.out.println(node);
                node = node.getLeft();
            }
            System.out.println(node);
            //替换这个遍历的结点
            node = node.getRight();
        }

    }
    // 遍历后序线索化二叉树的方法
//    public void threadedListAfter() {
//        //1、找后序遍历方式开始的节点
//        HeroNode node = root;
//        while ( node != null && node.getLeftType() == 0 ) {
//            node = node.getLeft();
//        }
//        while ( node != null ) {
//            //右节点是线索
//            if (node.getRightType() == 1) {
//                System.out.print(node + ", ");
//                pre = node;
//                node = node.getRight();
//            } else {
//                //如果上个处理的节点是当前节点的右节点
//                if (node.getRight() == pre) {
//                    System.out.print(node + ", ");
//                    if (node == root) {
//                        return;
//                    }
//                    pre = node;
//                    node = node.getParent();
//                } else {    //如果从左节点的进入则找到有子树的最左节点
//                    node = node.getRight();
//                    while ( node != null && node.getLeftType() == 0 ) {
//                        node = node.getLeft();
//                    }
//                }
//            }
//        }
//
//
//    }
                    // 遍历中序线索化二叉树的方法
    public void infixThreadList(){
        // 定义一个变量，存储当前遍历的结点，从root开始
        HeroNode node = root;
        while (node != null){
            //循环找到leftType == 1的节点，第一个找到的就是8节点(这个与没有线索化的中序遍历是一致的)
            // 当leftType==1时，说明该结点是按照线索化处理后的有效结点
            while (node.getLeftType() == 0){
                node = node.getLeft();
            }
            // 打印当前这个结点
            System.out.println(node);
            // 如果当前的结点的右指针指向的是后继结点，就一直输出
            while (node.getRightType() == 1){
                // 获取当前结点的后继结点
                node = node.getRight();
                System.out.println(node);
            }
            // 替换这个遍历的结点
            node = node.getRight();
        }
    }

    // 编写对二叉树进行前序线索化的方法
    public void postThreadedNodes(HeroNode node){
        //如果node==null, 不能线索化
        if (node == null) {
            return;
        }
        //左指针为空,将左指针指向前驱节点
        //8结点的.left = 上一个节点 , 8结点的.leftType = 1
        if (node.getLeft() == null) {
            //让当前结点的左指针指向前驱结点
            node.setLeft(pre);
            //修改当前结点的左指针的类型,指向前驱结点
            node.setLeftType(1);
        }
        //处理后继结点,是下一次进行处理，有点不好理解
        if (pre != null && pre.getRight() == null) {
            //让前驱结点的右指针指向当前结点
            pre.setRight(node);
            //修改前驱结点的右指针类型
            pre.setRightType(1);
        }
        //!!! 每处理一个结点后，让当前结点是下一个结点的前驱结点
        pre = node;
        //(一)先线索化左子树
        if (node.getLeftType() == 0) {
            postThreadedNodes(node.getLeft());
        }
        //(三)再线索化右子树
        if (node.getRightType() == 0) {
            postThreadedNodes(node.getRight());
        }
    }


    // 编写对二叉树进行中序线索化的方法
    /**
     * @param node 就是当前需要线索化的结点
     */
    public void infixThreadedNodes(HeroNode node){
        // 如果node==null,不能线索化
        if(node == null){
            return;
        }
        // (1)先线索化左子树
        infixThreadedNodes(node.getLeft());
        // (2)线索化当前节点[有难度]
        // 处理当前结点的前驱结点
        // 以8结点来理解
        // 8结点的.left = null , 8结点的.leftType = 1
        if(node.getLeft() == null){
            // 让当前结点的左指针指向前驱结点
            node.setLeft(pre);
            // 修改当前结点的左指针的类型，指向前驱结点
            node.setLeftType(1);
        }

        // 处理后继结点
        if(pre != null && pre.getRight() == null){
            // 让前驱结点的右指针指向当前结点
            pre.setRight(node);
            // 修改前驱结点的右指针类型
            pre.setRightType(1);
        }
        // 每处理一个结点后，让当前结点是下一个结点的前驱结点
        pre = node;
        // (3)线索化右子树
        infixThreadedNodes(node.getRight());
    }

    // 前序遍历
    public void preOrder(){
        if(this.root != null){
            this.root.preOrder();
        } else {
            System.out.println("二叉树为空，无法遍历");
        }
    }

    //中序遍历
    public void infixOrder(){
        if(this.root != null){
            this.root.infixOrder();
        } else {
            System.out.println("二叉树为空，无法遍历");
        }
    }

    // 后序遍历
    public void postOrder(){
        if(this.root != null){
            this.root.postOrder();
        } else {
            System.out.println("二叉树为空，无法遍历");
        }
    }

    // 前序遍历寻找
    public HeroNode preOrderSearch(int no){
        if(this.root != null){
            return this.root.postOrderSearch(no);
        } else {
            return null;
        }
    }

    // 中序遍历寻找
    public HeroNode infixOrderSearch(int no){
        if(this.root != null){
            return this.root.infixOrderSearch(no);
        } else {
            return null;
        }
    }

    // 后序遍历寻找
    public HeroNode postOrderSearch(int no){
        if(this.root != null){
            return this.root.postOrderSearch(no);
        } else {
            return null;
        }
    }

    // 删除节点
    public void delNode(int no){
        if(root != null){
            if(root.getNo() == no){
                root = null;
            } else {
                // 递归删除
                root.delNode(no);
            }
        }else {
            System.out.println("空树，不能删除～");
        }
    }
}

// 先创建HeroNode结点
class HeroNode {
    private int no;
    private String name;
    private HeroNode left; // 默认null
    private HeroNode right; // 默认null
    // 说明:设置属性来对指针的指向进行划分
    // 1.如果leftType == 0 表示指向的是左子树，如果是1则表示指向前驱结点
    // 2.如果rightType == 0 表示指向的是右子树，如果1表示指向后继结点
    private int leftType;
    private int rightType;

    public int getLeftType() {
        return leftType;
    }

    public void setLeftType(int leftType) {
        this.leftType = leftType;
    }

    public int getRightType() {
        return rightType;
    }

    public void setRightType(int rightType) {
        this.rightType = rightType;
    }

    public HeroNode(int no, String name) {
        this.no = no;
        this.name = name;
    }

    public int getNo() {
        return no;
    }

    public void setNo(int no) {
        this.no = no;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public HeroNode getLeft() {
        return left;
    }

    public void setLeft(HeroNode left) {
        this.left = left;
    }

    public HeroNode getRight() {
        return right;
    }

    public void setRight(HeroNode right) {
        this.right = right;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "no=" + no +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    // 编写前序遍历的方法
    public void preOrder(){
        // 输出父结点
        System.out.println(this);
        // 递归向左子树前序遍历
        if(this.left != null){
            this.left.preOrder();
        }
        // 递归向右子树遍历
        if(this.right != null){
            this.right.preOrder();
        }
    }

    // 编写中序遍历的方法
    public void infixOrder(){
        // 递归向左子树前序遍历
        if(this.left != null){
            this.left.infixOrder();
        }
        // 输出父结点
        System.out.println(this);
        // 递归向右子树遍历
        if(this.right != null){
            this.right.infixOrder();
        }
    }

    // 编写后序遍历的方法
    public void postOrder(){
        // 递归向左子树前序遍历
        if(this.left != null){
            this.left.postOrder();
        }
        // 递归向右子树遍历
        if(this.right != null){
            this.right.postOrder();
        }
        // 输出父结点
        System.out.println(this);
    }


    // 前序遍历查找
    public HeroNode preOrderSearch(int no){
        // 比较当前节点是不是
        if(this.no == no){
            return this;
        }
        HeroNode resNode = null;
        if(this.left != null){
            resNode = this.left.preOrderSearch(no);
        }
        if (resNode != null) {
            return resNode;
        }
        if(this.right != null){
            resNode = this.right.preOrderSearch(no);
        }
        if(resNode != null){
            return resNode;
        }
        return resNode;
    }

    // 中序遍历查找
    public HeroNode infixOrderSearch(int no){
        HeroNode resNode = null;
        if(this.left != null){
            resNode = this.left.infixOrderSearch(no);
        }
        if (resNode != null) {
            return resNode;
        }
        // 比较当前节点是不是
        if(this.no == no){
            return this;
        }
        if(this.right != null){
            resNode = this.right.infixOrderSearch(no);
        }
        if(resNode != null){
            return resNode;
        }
        return resNode;
    }

    // 后序遍历查找
    public HeroNode postOrderSearch(int no){
        HeroNode resNode = null;
        if(this.left != null){
            resNode = this.left.postOrderSearch(no);
        }
        if (resNode != null) {
            return resNode;
        }
        if(this.right != null){
            resNode = this.right.postOrderSearch(no);
        }
        if(resNode != null){
            return resNode;
        }
        // 比较当前节点是不是
        if(this.no == no){
            return this;
        }
        return resNode;
    }

    public void delNode(int no){
        if(this.left!=null&&this.left.no==no){
            this.left = null;
            return;
        }
        // 判断是否删除的右子节点
        if(this.right!=null&&this.right.no == no){
            this.right = null;
            return;
        }
        // 递归向左子树查找，并删除
        if(this.left != null){
            this.left.delNode(no);
        }
        // 递归向右子树查找，并删除
        if(this.right != null){
            this.right.delNode(no);
        }
    }
}
